package com.sortAlgorithm;

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Arrays;
import java.util.Date;

/**
 * @Author: linKe
 * @Date: 2022/1/11 12:07
 * @FileName: RadixSort
 * @version: 1.0
 * @Description: 基数排序（桶排序）
 * 1)基数排序(radix sort)属于“分配式排序”(distribution sort)，又称“桶子法”(bucket sort)或bin sort，顾
 *  名思义，它是通过键值的各个位的值，将要排序的元素分配至某些“桶”中，达到排序的作用
 * 2)基数排序法是属于稳定性的排序，基数排序法的是效率高的稳定性排序法
 * 3)基数排序(Radix Sort)是桶排序的扩展
 * 4)基数排序是1887年赫尔曼·何乐礼发明的。它是这样实现的:将整数按位数切割成不同的数字，然后按每个
 *  位数分别比较。
 *
 * 基数排序基本思想
 *      l)将所有待比较数值统一为同样的数位长度，数位较短的数前面补零。然后，从最低位开始，依次进行一次排序。
 *  这样从最低位排序一直到最高位排序完成以后，数列就变成一个有序序列。
 *
 * 基数排序的说明:
 *  1)基数排序是对传统桶排序的扩展，速度很快。
 *  2）基数排序是经典的空间换时间的方式，占用内存很大，当对海量数据排序时，容易造成OutOfMemoryError。
 *  3)基数排序时稳定的。[注:假定在待排序的记录序列中，存在多个具有相同的关键字的记录，若经过排序，这些记录的相对次序保持不变，
 *      即在原序列中，r[i]=ri]，且r[i]在rli]之前，而在排序后的序列中，r[i]仍在ri]之前，则称这种排序算法是稳定的;否则称为不稳定的]
 *  4)有负数的数组﹐我们不用基数排序来进行排序,如果要支持负数，参考: https:lode.-harness.com/zh-CN/o/e98f9
 */
public class RadixSort {
    public static void main(String[] args) {
        int [] arr= { 53, 3, 542, 748, 14, 214};

        // 80000000 * 11 * 4 / 1024 / 1024 / 1024 =3.3G
        /// int[] arr = new int[8000000];
        ///	for (int i = 0; i < 8000000; i++) {
        /// arr[i] = (int) (Math.random() * 8000000); // 生成一个[0, 8000000) 数
        /// }
        System.out.println("排序前");
        Date data1 = new Date();
        SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
        String date1Str = simpleDateFormat.format(data1);
        System.out.println("排序前的时间是=" + date1Str);

        radixSort(arr);

        Date data2 = new Date();
        String date2Str = simpleDateFormat.format(data2);
        System.out.println("排序前的时间是=" + date2Str);

        System.out.println("基数排序后 " + Arrays.toString(arr));

    }

    /**
     * 基数排序方法
     * @param arr 数组对象
     */
    public static void radixSort(int[] arr) {

        //根据前面的推导过程，我们可以得到最终的基数排序代码

        // 1. 得到数组中最大的数的位数
        int max = arr[0];
        //假设第一数就是最大数
        for(int i = 1; i < arr.length; i++) {
            if (arr[i] > max) {
                max = arr[i];
            }
        }
        //得到最大数是几位数
        int maxLength = (max + "").length();


        //定义一个二维数组，表示10个桶, 每个桶就是一个一维数组
        //说明
        //  1. 二维数组包含10个一维数组
        //  2. 为了防止在放入数的时候，数据溢出，则每个一维数组(桶)，大小定为arr.length
        //  3. 名明确，基数排序是使用空间换时间的经典算法
        int[][] bucket = new int[10][arr.length];

        //为了记录每个桶中，实际存放了多少个数据,我们定义一个一维数组来记录各个桶的每次放入的数据个数
        //可以这里理解
        //比如：bucketElementCounts[0] , 记录的就是  bucket[0] 桶的放入数据个数
        int[] bucketElementCounts = new int[10];


        //这里我们使用循环将代码处理
        for(int i = 0 , n = 1; i < maxLength; i++, n *= 10) {
            //(针对每个元素的对应位进行排序处理)， 第一次是个位，第二次是十位，第三次是百位..
            for(int j = 0; j < arr.length; j++) {
                //取出每个元素的对应位的值
                int digitOfElement = arr[j] / n % 10;
                //放入到对应的桶中
                bucket[digitOfElement][bucketElementCounts[digitOfElement]] = arr[j];
                bucketElementCounts[digitOfElement]++;
            }
            //按照这个桶的顺序(一维数组的下标依次取出数据，放入原来数组)
            int index = 0;
            //遍历每一桶，并将桶中是数据，放入到原数组
            for(int k = 0; k < bucketElementCounts.length; k++) {
                //如果桶中，有数据，我们才放入到原数组
                if(bucketElementCounts[k] != 0) {
                    //循环该桶即第k个桶(即第k个一维数组), 放入
                    for(int l = 0; l < bucketElementCounts[k]; l++) {
                        //取出元素放入到arr
                        arr[index++] = bucket[k][l];
                    }
                }
                //第i+1轮处理后，需要将每个 bucketElementCounts[k] = 0 ！！！！
                bucketElementCounts[k] = 0;
            }
            //System.out.println("第"+(i+1)+"轮，对个位的排序处理 arr =" + Arrays.toString(arr));
        }

		/*

		//第1轮(针对每个元素的个位进行排序处理)
		for(int j = 0; j < arr.length; j++) {
			//取出每个元素的个位的值
			int digitOfElement = arr[j] / 1 % 10;
			//放入到对应的桶中
			bucket[digitOfElement][bucketElementCounts[digitOfElement]] = arr[j];
			bucketElementCounts[digitOfElement]++;
		}
		//按照这个桶的顺序(一维数组的下标依次取出数据，放入原来数组)
		int index = 0;
		//遍历每一桶，并将桶中是数据，放入到原数组
		for(int k = 0; k < bucketElementCounts.length; k++) {
			//如果桶中，有数据，我们才放入到原数组
			if(bucketElementCounts[k] != 0) {
				//循环该桶即第k个桶(即第k个一维数组), 放入
				for(int l = 0; l < bucketElementCounts[k]; l++) {
					//取出元素放入到arr
					arr[index++] = bucket[k][l];
				}
			}
			//第l轮处理后，需要将每个 bucketElementCounts[k] = 0 ！！！！
			bucketElementCounts[k] = 0;

		}
		System.out.println("第1轮，对个位的排序处理 arr =" + Arrays.toString(arr));


		//==========================================

		//第2轮(针对每个元素的十位进行排序处理)
		for (int j = 0; j < arr.length; j++) {
			// 取出每个元素的十位的值
			int digitOfElement = arr[j] / 10  % 10; //748 / 10 => 74 % 10 => 4
			// 放入到对应的桶中
			bucket[digitOfElement][bucketElementCounts[digitOfElement]] = arr[j];
			bucketElementCounts[digitOfElement]++;
		}
		// 按照这个桶的顺序(一维数组的下标依次取出数据，放入原来数组)
		index = 0;
		// 遍历每一桶，并将桶中是数据，放入到原数组
		for (int k = 0; k < bucketElementCounts.length; k++) {
			// 如果桶中，有数据，我们才放入到原数组
			if (bucketElementCounts[k] != 0) {
				// 循环该桶即第k个桶(即第k个一维数组), 放入
				for (int l = 0; l < bucketElementCounts[k]; l++) {
					// 取出元素放入到arr
					arr[index++] = bucket[k][l];
				}
			}
			//第2轮处理后，需要将每个 bucketElementCounts[k] = 0 ！！！！
			bucketElementCounts[k] = 0;
		}
		System.out.println("第2轮，对个位的排序处理 arr =" + Arrays.toString(arr));


		//第3轮(针对每个元素的百位进行排序处理)
		for (int j = 0; j < arr.length; j++) {
			// 取出每个元素的百位的值
			int digitOfElement = arr[j] / 100 % 10; // 748 / 100 => 7 % 10 = 7
			// 放入到对应的桶中
			bucket[digitOfElement][bucketElementCounts[digitOfElement]] = arr[j];
			bucketElementCounts[digitOfElement]++;
		}
		// 按照这个桶的顺序(一维数组的下标依次取出数据，放入原来数组)
		index = 0;
		// 遍历每一桶，并将桶中是数据，放入到原数组
		for (int k = 0; k < bucketElementCounts.length; k++) {
			// 如果桶中，有数据，我们才放入到原数组
			if (bucketElementCounts[k] != 0) {
				// 循环该桶即第k个桶(即第k个一维数组), 放入
				for (int l = 0; l < bucketElementCounts[k]; l++) {
					// 取出元素放入到arr
					arr[index++] = bucket[k][l];
				}
			}
			//第3轮处理后，需要将每个 bucketElementCounts[k] = 0 ！！！！
			bucketElementCounts[k] = 0;
		}
		System.out.println("第3轮，对个位的排序处理 arr =" + Arrays.toString(arr)); */
    }
}
